(57)【要約】【課題】多雨の場合のような高水位時における排水性を向上させて圃場全体の地下水位を効率よく制御することができるサイホン式地下水位制御装置を提供する。【解決手段】圃場に埋設した暗渠管と、排水路に連通する排水管との間に、前記暗渠管からの用水を前記排水管に排出するためのサイホン管部を設けたサイホン式地下水位制御装置であって、前記サイホン管部は、前記暗渠管側に鉛直方向に設けられた第１蛇腹管と、前記排水管側に鉛直方向に設けられた第２蛇腹管と、第１蛇腹管の上端と第２蛇腹管の上端とを連結する上部連結管と、該上部連結管の鉛直方向位置を調節する水位調節手段とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圃場に埋設した暗渠管と、排水路に連通する排水管との間に、前記暗渠管からの用水を前記排水管に排出するためのサイホン管部を設けたサイホン式地下水位制御装置であって、前記サイホン管部は、前記暗渠管側に鉛直方向に設けられた第１蛇腹管と、前記排水管側に鉛直方向に設けられた第２蛇腹管と、第１蛇腹管の上端と第２蛇腹管の上端とを連結する上部連結管と、該上部連結管の鉛直方向位置を調節する水位調節手段とを備えていることを特徴とするサイホン式地下水位制御装置。
【請求項２】
前記第２蛇腹管の下部から分岐して上方に立ち上がるサイホン管部より小口径の空気導入管を設け、該空気導入管の上端開口を前記上部連結管より上方に配置したことを特徴とする請求項１記載のサイホン式地下水位制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイホン式地下水位制御装置に関し、詳しくは、圃場の地下水位を、あらかじめ設定した水位に、かつ、圃場全体にわたって水平になるように制御するためのサイホン式地下水位制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圃場の地中に暗渠管を一定間隔、一定深度に埋設するとともに、この暗渠管と、排水路に連通する排水管との間に地下水位制御装置を設け、該地下水位制御装置によって圃場の地下水位を制御することが行われている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４２４００６号公報
【特許文献２】特開２００６−３０４７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の地下水位制御装置は、鉛直方向に配置した筒状部材の上端開口の深度により圃場の地下水位を制御するものであり、暗渠管からの余剰水は、筒状部材の上端開口を越えて排水管側に流れる溢水式であるため、少雨の場合は特に問題は無いが、多雨の場合は、地下水位制御装置から離れた地点の排水性に難点があった。
【０００５】
そこで本発明は、多雨の場合のような高水位時における排水性を向上させて圃場全体の地下水位を効率よく制御することができるサイホン式地下水位制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のサイホン式地下水位制御装置は、圃場に埋設した暗渠管と、排水路に連通する排水管との間に、前記暗渠管からの用水を前記排水管に排出するためのサイホン管部を設けたサイホン式地下水位制御装置であって、前記サイホン管部は、前記暗渠管側に鉛直方向に設けられた第１蛇腹管と、前記排水管側に鉛直方向に設けられた第２蛇腹管と、第１蛇腹管の上端と第２蛇腹管の上端とを連結する上部連結管と、該上部連結管の鉛直方向位置を調節する水位調節手段とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明のサイホン式地下水位制御装置は、前記第２蛇腹管の下部から分岐して上方に立ち上がるサイホン管部より小口径の空気導入管を設け、該空気導入管の上端開口を前記上部連結管より上方に配置したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のサイホン式地下水位制御装置によれば、サイホン管部における上部連結管の鉛直方向位置（深度）をあらかじめ設定された水位に対応した位置に設定しておくことにより、少雨時における余剰水は、暗渠管から第１蛇腹管を上昇し、上部連結管を越えて第２蛇腹管を流下し、排水管から排水路に排出される。一方、多雨時には、暗渠管側の水位が上部連結管より上昇したときに、第１蛇腹管、上部連結管及び第２蛇腹管によってサイホン管が形成され、サイホンの作用によって暗渠管内の余剰水を吸引することができ、余剰水の排出効率を大幅に向上させることができ、圃場全体の地下水位を効率よく制御することができる。また、第２蛇腹管の下部に空気導入管を設けておくことにより、地下水位の過降下や逆流を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のサイホン式地下水位制御装置の一形態例を示す正面図である。
【図２】実験で使用したサイホン式地下水位制御装置と、従来の溢水式地下水位制御装置とを示す説明図である。
【図３】実験例１における水位変化を示す図である。
【図４】実験例１における累積排水量を示す図である。
【図５】実験例２における水位変化を示す図である。
【図６】実験例２における累積排水量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本形態例に示すサイホン式地下水位制御装置１１は、従来の地下水位制御装置と同様に、圃場に埋設した暗渠管１２と、排水路に連通する排水管１３との間に設けられるものであって、圃場を区画する農道や畦畔の側縁部分に配置される。サイホン式地下水位制御装置１１は、暗渠管１２の下流端に接続される上流側接続部１４と、排水管１３の上流端に接続される下流側接続部１５とを有しており、両接続部１４，１５の間に、上方に屈曲したサイホン管部１６が設けられている。
【００１１】
サイホン管部１６は、水平方向に開口した上流側接続部１４に接続されて上方に向かって直角に屈曲した流入側９０°エルボ１７と、同じく水平方向に開口した下流側接続部１５に接続されて上方に向かって直角に屈曲した流出側９０°エルボ１８と、流入側９０°エルボ１７の上端開口に接続されて鉛直方向に設けられた第１蛇腹管１９と、流出側の９０°エルボ１８の上端開口に接続されて鉛直方向に設けられた第２蛇腹管２０と、第１蛇腹管１９の上端と第２蛇腹管２０の上端とを連結する上部連結管２１とで構成されており、上部連結管２１は、第１蛇腹管１９の上端及び第２蛇腹管２０の上端にそれぞれ接続されて水平方向に屈曲し、水平方向の開口２２ａ、２３ａを対向させるように配置された一対の上部９０°エルボ２２，２３と、９０°エルボ２２，２３の開口２２ａ、２３ａ同士を接続する短管２４とで形成されている。
【００１２】
さらに、上部連結管２１には、前記第１蛇腹管１９及び第２蛇腹管２０を伸縮させながら、該上部連結管２１の鉛直方向位置（深度）を調節するための水位調節手段として水位調節棒２５が上下動可能に取り付けられている。この水位調節棒２５は、サイホン管部１６の上方に突出したスライド棒２５ａと、該スライド棒２５ａの下端部を二股に分岐して形成された一対の取付部２５ｂ，２５ｂとを有しており、両取付部２５ｂが前記上部９０°エルボ２２，２３の開口２２ａ、２３ａ部分に取り付けられている。
【００１３】
また、第２蛇腹管２０の下部からは、上方に向かって立ち上がる空気導入管２６が分岐している。この空気導入管２６には、サイホン管部１６を構成する各配管部材より小口径の配管部材が用いられており、空気導入管２６の上端開口２６ａは、前記上部連結管２１より上方の位置で開口するように配置されている。
【００１４】
このように形成したサイホン式地下水位制御装置１１は、通常は収納箱２７内に収納されて使用され、スライド棒２５ａの上部を収納箱２７の上方に突出させた状態で圃場の所定の位置に設置される。少雨の場合、圃場の余剰水は、暗渠管１２から上流側接続部１４、９０°エルボ１７、第１蛇腹管１９に流入して第１蛇腹管１９の内部を満たしながら上昇する。第１蛇腹管１９を上昇した余剰水の液面が上部連結管２１の内周下面以上になると、余剰水は、上部連結管２１を越えて第２蛇腹管２０に向かって流れ、第２蛇腹管２０内を流下して９０°エルボ１８から下流側接続部１５を介して排水管１３に排出される。したがって、少雨の場合は、従来の溢水式の地下水位制御装置と同様に、水位調節棒２５によって上部連結管２１の内周下面の高さをあらかじめ設定された水位に調節することにより、圃場内の地下水位を制御することができる。
【００１５】
一方、圃場内の水位が上部連結管２１より上昇するような多雨の場合は、暗渠管１２からサイホン式地下水位制御装置１１に大量の余剰水が流入し、第１蛇腹管１９を上昇した大量の余剰水が上部連結管２１の内周全体を流れて第２蛇腹管２０の内周全体に流下する状態になるので、サイホン管部１６にサイホン作用が発生する。このサイホン管部１６のサイホン作用によって暗渠管１２内に負圧が発生し、圃場内の余剰水が暗渠管１２内に吸い込まれる状態になり、従来の溢水式に比べて大量の余剰水を強制的に排出することができる。これにより、圃場内の余剰水を短時間で排出することが可能となり、サイホン式地下水位制御装置１１から離れた地点の排水性も向上し、圃場全体の地下水位を効率よく制御することができる。
【００１６】
また、圃場内の水位が高く、圃場内の動水勾配線が前記空気導入管２６の下端部（第２蛇腹管２０下部への接続部）の空気流入位置より高いときには、空気導入管２６から第２蛇腹管２０の下部に空気が流入することはなく、空気が流入したとしても大流量の余剰水に伴われて排水管１３に流れていくので、前記サイホン作用が失われることはない。一方、余剰水の排出が進んで圃場内の動水勾配線が空気流入位置を下回ると、空気導入管２６からサイホン管部１６内に流入してサイホン作用が失効し、サイホン作用による余剰水の排出が終了し、従来と同じ溢水式によって余剰水を排出する状態に戻る。したがって、圃場内の用水を過度に排出して水位が過降下することを防止できる。また、サイホン作用中に何らかの原因で逆流が発生した場合は、空気導入管２６から流入した空気がサイホン管部１６の上部に滞留することによってサイホン作用を失効させることができ、余剰水が圃場側に逆流することを防止できる。
【００１７】
サイホン式地下水位制御装置１１における各配管部材の口径や各蛇腹管の伸縮長さは、圃場の面積や水位の設定範囲などの様々な条件に応じて設定することが可能であり、圧力損失を考慮して９０°エルボを大曲エルボにしたり、４５°エルボを組み合わせたりすることも可能である。また、上部連結管の深度を保持するため、収納箱上部に水位調節棒の位置を固定する部材を設けることもできる。
【実施例１】
【００１８】
実験例１
本発明のサイホン式地下水位制御装置と、従来の溢水式地下水位制御装置とにおける地下水位の低下速度を比較した実験結果を説明する。幅２００ｃｍ、奥行き１００ｃｍ、高さ８０ｃｍのグライ土槽内に暗渠管として内径８０ｍｍのコルゲート管を深度７０ｃｍに埋設し、疎水材としてビリ砂利を深度３０ｃｍまで充填した。また、暗渠管と直交する方向にカラマツチップを疎水材として使用した補助暗渠（幅５ｃｍ、深度２０〜４０ｃｍ）を施工した。
【００１９】
前記コルゲート管は、土槽外に突出するＶＰ７５（外径８９ｍｍの塩ビ厚肉管）と連結し、土槽から突出したＶＰ７５に２本のＶＰ１３（外径１８ｍｍの塩ビ厚肉管）を並列に接続した。図２（ａ）に示すように、一方のＶＰ１３（Ａ）には、バルブ（Ｖ１）を介して９０°エルボ（Ｂ）により直管（Ｃ）を鉛直に立ち上げ、従来の溢水式モデルとした。また、図２（ｂ）に示すように、他方のＶＰ１３（Ｄ）には、バルブ（Ｖ２）を介して、９０°エルボ（Ｅ）、直管（Ｆ）、９０°エルボ（Ｇ）、短管（Ｈ）、９０°エルボ（Ｉ）、直管（Ｊ）、４５°エルボ（Ｋ）、短管（Ｌ）、４５°エルボ（Ｍ）、直管（Ｎ）を順番に連結するとともに、直管（Ｊ）の下端部に口径４ｍｍのチューブ（Ｏ）を取り付けて上方に立ち上げることにより、本発明のサイホン式のモデルとした。
【００２０】
なお、両蛇腹管は、直管（Ｆ）と直管（Ｊ）とに置き換え、設定水位の調整は直管（Ｆ）、直管（Ｊ）の長さを調節することにより行うこととし、直管（Ｃ）、直管（Ｆ）、直管（Ｊ）の長さを調節することにより、溢水式、サイホン式両者における設定水位（Ｗ）を−３０ｃｍに設定した。
【００２１】
土槽内の水位を＋１５ｃｍとした後、バルブ（Ｖ１）又はバルブ（Ｖ２）を開き、暗渠管から９０ｃｍ、補助暗渠から８０ｃｍ離れた地点の水位の変動及び排水量を１分間隔で測定した。水位の変動状態を図３に、排水量を図４にそれぞれ示す。なお、サイホン式の場合、水位が−１０ｃｍ程度になったときにチューブ（Ｏ）から空気が流入してサイホン作用が失効した。
【００２２】
実験例２
設定水位を−４０ｃｍに代えた以外は実験例１と同じ条件で水位の変動状態及び排水量を測定した。測定結果を図５及び図６に示す。
【符号の説明】
【００２３】
１１…サイホン式地下水位制御装置、１２…暗渠管、１３…排水管、１４…上流側接続部、１５…下流側接続部、１６…サイホン管部、１７…流入側９０°エルボ、１８…流出側９０°エルボ、１９…第１蛇腹管、２０…第２蛇腹管、２１…上部連結管、２２，２３…上部９０°エルボ、２２ａ、２３ａ…開口、２４…短管、２５…水位調節棒、２５ａ…スライド棒、２５ｂ…取付部、２６…空気導入管、２６ａ…上端開口、２７…収納箱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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